5 Лабораторная работа №4 Исследование логических схем на элементах «и–не»

1. Цель работы

Изучение свойств логических элементов «И–НЕ»; приобретение навыков синтеза логических схем.

2. Подготовка к работе

2.1. Изучить основные логические функции и их условное обозначение, способы представления логических функций, основные правила выполнения логических операций, функционально полные системы логических элементов.

2.2. Синтезировать логические выражения, реализующие в базисе «И–НЕ» следующие логические функции: «НЕ», «ИЛИ», «И», «ИЛИ–НЕ», «И–НЕ», «И–ИЛИ–НЕ», «Неравнозначность» (исключающее ИЛИ), «Равнозначность» (исключающее «ИЛИ–НЕ»). По полученным выражениям составить схемы логических функций и записать для них таблицы истинности.

3. Описание схемы

Функциональная схема лабораторной работы показана на рисунке 5.1. Она представляет собой упорядоченное соединение пяти двухвходовых логических элементов D1 – D5, выполняющих логические операции «И–НЕ». Коммутация цепей производится с помощью переключателей S1 – S8 путем нажатия на клавиатуре цифры, соответствующей индексу позиционного обозначения переключателя. Обратите внимание на то, что переключатели S6 и S7 – сдвоенные. Источник постоянного напряжения V1 имитирует логический сигнал высокого уровня (логическую «1»). Красное свечение лампочки свидетельствует о том, что в данном узле схемы действует логическая «1», отсутствие свечения лампочки соответствует сигналу логического «0».

Рисунок 5.1 - Схема лабораторной установки

4. Задание к лабораторной работе

Экспериментально исследовать правила построения различных логических функций в базисе «И-НЕ».

5. Порядок выполнения лабораторной работы

5.1. Запустить программу EWB, открыть файл: «logic.ewb».

5.2. Выбрать логические элементы и скоммутировать их с помощью соответствующих переключателей для реализации логической функции НЕ. Инициировать работу схемы и составить таблицу истинности функции НЕ, для чего используя переключатели подать на вход все возможные варианты сигналов и фиксировать выходные сигналы по состоянию соответствующей лампочки. Сравнить таблицу истинности с той, которую получили при подготовке к работе.

5.3. Аналогично п. 5.2 последовательно собрать схемы, реализующие логические функции «ИЛИ», «И», «ИЛИ–НЕ», «И–НЕ», «И–ИЛИ–НЕ», «Неравнозначность» (исключающее ИЛИ), «Равнозначность» (исключающее ИЛИ – НЕ) и исследовать их таблицы истинности.

5.4. Закрыть программу EWB.

6. Содержание отчета

6.1. Схема лабораторной установки.

6.2. Аналитические выражения синтеза всех вышеперечисленных логических функций в базисе «И–НЕ» и их таблицы истинности.

6.3. Схемы логических функций в базисе «И–НЕ», полученные в ходе выполнения лабораторной работы с указанием обозначений логических элементов и положения переключателей.

7. Контрольные вопросы

7.1. Что такое полный и минимальный базис?

7.2. Почему логический элемент «И–НЕ» обладает функциональной полнотой?

7.3. Основные свойства логических функций.

7.4. Дайте формулировку правила де Моргана.

7.5. Какова цель минимизации логических функций?

7.6. Приведите схемы, реализующие исследуемые в работе функции в базисе «ИЛИ-НЕ».